(57)【要約】【課題】構造が複雑化することなく、雑音減衰効果が改善されたノイズフィルタ及びそれに用いられるインダクタンス素子を提供する。【解決手段】本発明によるインダクタンス素子は、一端が商用電源に接続され他端が負荷装置側に接続される第１及び第２の交流線（５ａ、５ｂ）と、磁性材料により構成され、前記交流線が巻回されるコア芯（２）と、コア芯を包囲する球殻状のシールドコア（３）とが一体的に形成されたコア本体（１）とを具え、前記第１及第２の交流線は、前記コア本体のコア芯の周りに互いに反対向きに巻回する。インダクタンス素子は、シールドコアにより磁気シールドされているため、不所望な外部磁束による影響を受けず、雑音減衰効果が改善される。【選択図】図１
2010219193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源と負荷装置との間に接続されるノイズフィルタに用いられるインダクタンス素子であって、
一端が商用電源に接続され他端が負荷装置側に接続される第１及び第２の交流線と、
磁性材料により構成され、前記交流線がそれを中心に巻回されるコア芯と、前記コア芯を包囲する球殻状のシールドコアとが一体的に形成されたコア本体とを具え、
前記第１及第２の交流線は、前記コア本体の前記コア芯の周りに互いに反対向きに巻回されていることを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項２】
請求項１に記載のインダクタンス素子において、前記第１及び第２の交流線は、前記コア芯の周りに反対向きに巻回されて第１及び第２の巻線を形成し、これら第１及び第２の巻線は前記シールドコアにより磁気シールドされていることを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のインダクタンス素子において、前記コア本体は、前記コア芯の軸線と直交する面に沿って２分割される２個のコア部材により構成されていることを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項４】
請求項３に記載のインダクタンス素子において、前記コア部材のうち少なくとも一方のコア部材には、前記コア芯の軸線と直交する面に平行なフランジが形成され、基板上に実装可能に構成されていることを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項５】
請求項１に記載のインダクタンス素子において、前記交流線は、コア芯に直接巻回され、当該インダクタンス素子は、負荷装置の外部に配置される外付け構造とされていることを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項６】
請求項１に記載のインダクタンス素子において、前記交流線は、コア芯を囲むボビンに直接巻回され、前記ボビンが端子と複数の脚を具え、基板上に実装可能に構成されていることを特徴とするインダクタンス素子。
【請求項７】
商用電源と負荷装置との間に接続され、インダクタンス素子と容量性素子とを含むノイズフィルタであって、前記インダクタンス素子は、
一端が商用電源に接続され他端が負荷装置側に接続される第１及び第２の交流線と、
磁性材料により構成され、前記交流線がそれを中心に巻回されるコア芯と、前記コア芯を包囲する球殻状のシールドコアとが一体的に形成されたコア本体とを具え、
前記第１及第２の交流線は、前記コア本体の前記コア芯の周りに互いに反対向きに巻回されて第１及び第２の巻線を形成し、これら第１及び第２の巻線が前記シールドコアにより磁気シールドされていることを特徴とするノイズフィルタ。
【請求項８】
交流電源ラインに接続され、雑音を減衰させるクランプコアであって、
一端が商用電源に接続され他端が負荷装置側に接続される第１及び第２の交流線と、
磁性材料により構成され、前記交流線がそれを中心に巻回されるコア芯と、前記コア芯を包囲する球殻状のシールドコアとが一体的に形成されたコア本体とを具え、
前記第１及第２の交流線は、前記コア本体の前記コア芯の周りに互いに反対向きに巻回されて第１及び第２の巻線を形成し、これら第１及び第２の巻線が前記シールドコアにより磁気シールドされていることを特徴とするクランプコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズフィルタに用いられるインダクタンス素子及びノイズフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアコンや洗濯機のように、モータが内蔵されている電機機器が広く使用されている。これらの電機機器においては、商用電源をコンバータにより一旦直流に変換し、さらにインバータを用いて交流に変換してモータに供給している。インバータを構成するスイッチング素子はパルス幅変調信号により高速でスイッチング制御されている。このようなコンバータやインバータを含む電力変換装置においては、高速スイッチング動作により電磁妨害雑音が発生し、発生した電磁妨害雑音が、電源ラインやアースを流れて他の機器に伝導して誤動作を起こす原因となる。このような電磁妨害雑音を除去するため、商用電源と負荷装置との間のノイズフィルタが設けられている。
【０００３】
ノイズフィルタとして、円環状のコアに一対の巻線を巻回したコモンモードチョークコイルを用いたノイズフィルタが既知である（例えば、特許文献１参照）。この既知のインダクタンス素子においては、トロイダル状のコアの外周面を絶縁ケースにより覆い、絶縁ケースの表面全体に２つの巻線が巻回されている。さらに、２つの巻線間に容量性結合を形成するため、銅箔を装着し、銅箔に接続した接地接続用端子を２つの巻線のリード部と平行に延在させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０５２９５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したインダクタンス素子をノイズフィルタに用いる場合、雑音減衰効果は認められるものの、減衰量が十分満足できず、雑音減衰性能について一層改善することが強く要請されている。さらに、減衰量を改善しようとすると、磁性コアの寸法を大きくする必要があり、インダクタンス素子が大型化する欠点もある。さらに、上述した既知のインダクタンス素子は、２つの巻線を容量性結合するため、銅箔を装着しているため、構造が複雑化し製造コストが高価になる不具合も指摘されている。
【０００６】
本発明の目的は、構造が複雑化することなく、雑音減衰効果が改善されたノイズフィルタ及びそれに用いられるインダクタンス素子を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
商用電源と負荷装置との間に接続されるノイズフィルタに用いられるインダクタンス素子であって、一端が商用電源に接続され他端が負荷装置側に接続される第１及び第２の交流線と、磁性材料により構成され、前記交流線がそれを中心に巻回されるコア芯と、前記コア芯を包囲する球殻状のシールドコアとが一体的に形成されたコア本体とを具え、前記第１及第２の交流線は、前記コア本体の前記コア芯の周りに互いに反対向きに巻回されていることを特徴とするインダクタンス素子によって課題を解決する。
ここにいう「交流線がそれを中心に巻回されるコア芯」とは、交流線がコア芯を中心に巻回されていることを示している。すなわち、「それ」とは「コア芯」である。交流線がコア芯に直接巻回されている場合（実施例１）と、コア芯の周囲に別部材のボビンが設けられ、交流線がコア芯ではなくボビンに直接巻回されている場合（実施例２）とある。
【０００８】
前記インダクタンス素子において、前記第１及び第２の交流線は、前記コア芯の周りに反対向きに巻回されて第１及び第２の巻線を形成し、これら第１及び第２の巻線は前記シールドコアにより磁気シールドされていることを特徴とするインダクタンス素子によって課題を解決する。
【０００９】
前記インダクタンス素子において、前記交流線は、コア芯を囲むボビンに直接巻回され、前記ボビンが端子と複数の脚を具え、基板上に実装可能に構成されていることを特徴とするインダクタンス素子によって課題を解決する。
【００１０】
前記インダクタンス素子において、前記コア本体は、前記コア芯の軸線と直交する面に沿って２分割される２個のコア部材により構成されていることを特徴とするインダクタンス素子によって課題を解決する。
【００１１】
前記インダクタンス素子において、前記コア部材のうち少なくとも一方のコア部材には、前記コア芯の軸線と直交する面に平行なフランジが形成され、基板上に実装可能に構成されていることを特徴とするインダクタンス素子によって課題を解決する。
【００１２】
前記インダクタンス素子において、前記交流線は、コア芯に直接巻回され、当該インダクタンス素子は、負荷装置の外部に配置される外付け構造とされていることを特徴とするインダクタンス素子によって課題を解決する。
【００１３】
商用電源と負荷装置との間に接続され、インダクタンス素子と容量性素子とを含むノイズフィルタであって、前記インダクタンス素子は、一端が商用電源に接続され他端が負荷装置側に接続される第１及び第２の交流線と、磁性材料により構成され、前記交流線がそれを中心に巻回されるコア芯と、前記コア芯を包囲する球殻状のシールドコアとが一体的に形成されたコア本体とを具え、前記第１及第２の交流線は、前記コア本体の前記コア芯の周りに互いに反対向きに巻回されて第１及び第２の巻線を形成し、これら第１及び第２の巻線が前記シールドコアにより磁気シールドされていることを特徴とするノイズフィルタによって課題を解決する。
【００１４】
交流電源ラインに接続され、雑音を減衰させるクランプコアであって、一端が商用電源に接続され他端が負荷装置側に接続される第１及び第２の交流線と、磁性材料により構成され、前記交流線がそれを中心に巻回されるコア芯と、前記コア芯を包囲する球殻状のシールドコアとが一体的に形成されたコア本体とを具え、前記第１及第２の交流線は、前記コア本体の前記コア芯の周りに互いに反対向きに巻回されて第１及び第２の巻線を形成し、これら第１及び第２の巻線が前記シールドコアにより磁気シールドされていることを特徴とするクランプコアによって、課題を解決する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、巻線がそれを中心に巻回されるコア芯と、前記コア芯を包囲する球殻状のシールドコアとが一体化されたコア本体を用い、前記コア芯をに巻回されている巻線が磁気シールドされているインダクタンス素子を用いているので、外部磁束による影響を受けにくく優れた雑音減衰効果が発揮される。特に、従来のノイズフィルタでは除去しにくかった２００ｋＨｚ前後の低周波帯域の雑音レベルを相当低下させることが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の第一実施例によるノイズフィルタに用いられるインダクタンス素子の一例を示す図であり、図１（Ａ）はコア芯の軸線を含む面で切って示す断面図、図１（Ｂ）は２個のコア部材を離間して示す斜視図である。本発明によるインダクタンス素子は、磁性材料から成るコア本体１を有する。図１（Ｂ）に示すように、コア本体１は、２つのコア部材１ａと１ｂを有し、コア芯と直交する面に沿って２分割された構造を有する。２個のコア部材１ａと１ｂとを接着剤を介して結合することにより、図１（Ａ）に示すコア本体が形成される。図１（Ａ）に示すように、コア本体１は、コア芯２と、コア芯２の全体を包囲する球殻状のシールドコア３とが一体的に形成された構造を有する。シールドコア３には、コア芯２を挟んで互いに対向するように２つの開口４ａ及び４ｂが形成される。
【００１７】
コア芯２に一対の交流線５ａ及び５ｂを巻回する。交流線５ａ及び５ｂの一端は、開口部４ａを経て商用電源側に接続され、他端は開口部４ｂを経て負荷装置側に接続する。図２は、コア本体をコア芯と直交する面で切って示す図であり、一対の交流線５ａ及び５ｂの巻回方向を示す。第１の交流線５ａはコア芯２の周りに時計方向に沿って巻回されて第１の巻線６ａを形成し、第２の交流線５ｂはコア芯の周りに反時計方向に沿って巻回されて第２の巻線６ｂを形成する。すなわち、２本の交流線は、コア芯２の周りに互いに反対向きに巻回する。
【００１８】
本発明によるインダクタンス素子は、交流線のコア芯に巻回された巻線部分とコア本体とにより形成され、インダクタンス素子自身が球殻状のシールドコア３により磁気遮蔽された構造である。よって、２つの巻線に電流が流れることにより発生する磁束は、球殻状のシールドコアにそって流れ、外部に漏洩しない。同時に、外部から入射した磁束は、シールドコアにそって流れ、巻線に対して影響を与えない。従って、インダクタンス素子により発生した磁束が外部に漏洩せず、外部磁束がインダクタンス素子の内部にほとんど侵入しないので、不所望な外部磁束による影響を受けないインダクタンス素子が実現される。
【００１９】
コア本体を構成するコア部材１ａ及び１ｂは、絶縁性コーティングされた磁性体粉末をプレス成型加工することにより製造され、又は電気的絶縁性のバインダ中に高透磁率の磁性体粉末が混合された混合体粉末をプレス成型加工することにより製造される。強磁性体粉末として、例えば、鉄、ケイ化鉄、パーマロイ（Fe-Ni）、スーパーマロイ（Fe-Ni-Mo）、センダスト、窒化鉄、鉄アルミ合金、鉄コバルト合金等から選択した１種又は２種以上の磁性体金属を用いることができる。また、強磁性体粉末をコーティングする絶縁材料又は絶縁性のバインダとして、酸化シリコン等の各種無機材料や有機材料から選択した絶縁性材料が用いられる。具体的には、例えば酸化硅素、水ガラス、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等から選択される。
【００２０】
図１（Ａ）に示すインダクタンス素子を組み立てる場合、コア部材１ａ及び１ｂの中央に位置するコア芯に各交流線を互いに反対向きに所定の巻数だけ巻回する。そして、交流線が巻回されたコア部材を位置決めして接着剤で結合することにより製造される。
【００２１】
図４は、本発明によるインダクタンス素子を含むノイズフィルタの一例を示す回路図である。本例では、ＡＣ電源ラインにおいてノイズ対策を行う。商用電源に接続された一対の交流線１０ａ及び１０ｂ間に相関コンデンサ１１を接続する。この相関コンデンサ１１はノーマルモードノイズを除去する。交流線１０ａ及び１０ｂの他端に本発明によるインダクタンス素子１２を接続する。インダクタンス素子１２の他端側に、相関コンデンサ１３と１４との直列回路を接続し、相関コンデンサ１３と１４との接続点を基準電位に接続する。インダクタンス素子１２と相関コンデンサ１３及び１４とにより主としてコモンモードノイズを除去する。尚、相関コンデンサ１３及び１４はノイズをＧＮＤにバイパスする機能を果たす。２個の相関コンデンサの直列回路の後段に第２のインダクタンス素子１５を接続する。この第２のインダクタンス素子１５はノーマルモードチョークコイルであり、相関コンデンサ１１と共にノーマルモードノイズを除去する。
【００２２】
次に、本発明によるインダクタンス素子の雑音減衰効果について説明する。交流電源ラインに本発明によるインダクタンス素子及び従来のチョークコイルをそれぞれ接続した雑音レベルを測定した。図４は雑音レベルの測定結果を示すグラフであり、横軸は周波数を示し、縦軸は雑音レベル（ｄＢ）を示す。図４（Ａ）は電源ラインに図１に示すインダクタンス素子をクランプコアとして接続したときの雑音レベルを示し、図４（Ｂ）は電源ラインにリング状コアにコイルを巻回した従来のコモンモードチョークコイルを接続したときの雑音レベルを示す。電源として２００Ｖ、５０ＨｚのＡＣ電源を用いた。図４（Ａ）と（Ｂ）とを対比するに、１００〜３００ｋＨｚの低周波数帯域において、顕著な差異が見出され、本発明によるインダクタンス素子を用いた場合、従来のチョークコイルを用いた場合よりも雑音レベルは強く抑制されており、例えば１５０ＫＨｚ付近において、約８ｄＢも低下している。この実験結果から明らかなように、本発明によるインダクタンス素子は、従来のチョークコイルよりも優れた雑音減衰効果を発揮することが確認された。尚、図４に示す実験結果は一例であり、他の製品に適用して実験した場合、低周波数帯域から１ＭＨｚいたる帯域において、雑音減衰効果が発揮できることが実験により確認されている。
【実施例２】
【００２３】
図３に実施例２を示す。実施例２は、基板に実装する構造を備えるインダクタ素子である。
図３（Ａ）は、図１（Ａ）と同様に、コア芯の軸線を含む面で切って示す断面図であり、図３（Ｂ）は、図１（Ｂ）と同様に、２個のコア部材と、ボビンを離間して示す斜視図である。この実施例のインダクタンス素子は、ユニットに実装し、入力フィルタ（チョークコイル）に用いる。ボビン７は、端子９及び脚８と一体となり実装具２０を構成している。ボビン７は、コア芯２を囲んで存在し、絶縁材でなる。脚８はボビンと同材料で一体となっている。一方、実装具２０は複数の端子９を備えている。端子９は、ボビン７の両端に位置する脚８に固定され、基板（図示しない）に実装するために適当な構造となっている。端子９を脚８に固定する構成はあらゆる公知の技術を用いることができる。
実施例２では、図２に示す通り、一対の交流線５ａ及び６ａ（図１及び図２）はボビン７の周りに互いに反対向きに巻回する。即ち、コア芯２に直接巻回せずに、ボビン７がコア芯２を被っている。実装した場合の雑音減衰効果は、実施例１と同一である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１によるインダクタンス素子の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１による交流線の巻回方向を示す図である。
【図３】本発明による実施例２によるインダクタンス素子の一例を示す図である。
【図４】本発明によるノイズフィルタの一例を示す回路図である。
【図５】雑音レベルの測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１  コア本体
１ａ、１ｂ  コア部材
２  コア芯
３  シールドコア
４ａ、４ｂ  開口部
５ａ、５ｂ  交流線
６ａ、６ｂ  巻線
７  ボビン
８  脚
９  端子
１０ａ、１０ｂ  交流線
１１  相関コンデンサ
１２  インダクタンス素子
１３、１４  相関コンデンサ
１５  インダクタンス素子
２０  実装具
【図１】
2010219193.tif 000003
【図２】
2010219193.tif 000004
【図３】
2010219193.tif 000005
【図４】
2010219193.tif 000006
【図５】
2010219193.tif 000007